Формализация процедур проектирования технологических процессов глубокой вытяжки Лысов, Владимир Анатольевич

Введение к работе

Актуальность темы.

Изготовление цельнотянутых изделий методом глубокой вытяжки находит широкое применение за счёт обеспечиваемой точности, экономичности, сравнительно небольшой станкоёмкости, высокого коэффициента использования металла.

Метод глубокой вытяжки представляет собой необратимую деформацию металла, при которой заготовке с помощью специального инструмента (штампов) придаётся требуемая форма. При этом соответственно степени деформации изменяются структура и механические свойства металла полуфабрикатов изделия.

Технологические процессы (ТП) изготовления современных цельнотянутых изделий имеют свою специфику и включают помимо операций холодной штамповки следующие технологические операции: химические, термические, механические, вспомогательные.

Запуск в производство новых видов изделий предполагает проектирование ТП глубокой вытяжки, разработку и изготовление необходимой оснастки и технологического инструмента. Жёсткие временные ограничения, диктуемые рынком, требуют оперативного принятия решений о запуске в производство изделий, составляющих портфель заказов предприятия.

Требуется высокая оперативность и согласованность в работе всех подразделений предприятия, связанных с разработкой конструкторской и технологической документации на необходимый технологический инструмент, а также цехов и участков, занятых его изготовлением.

Задача максимального сокращения сроков подготовки производства изделий, неукомплектованность квалифицированными кадрами, отсутствие финансовых средств на внедрение новых технологий, необходимость сохранения и совершенствования разработанных ТП вызывают острую потребность в автоматизации проектирования технологических процессов и технологического инструмента.

В этих условиях формализованное описание производственного процесса и разработка САПР ТП глубокой вытяжки является актуальной научной задачей, имеющей существенное значение для экономики страны.

Работа выполнена в рамках НИР № 43-238/10 от 30.06.2010 г. «Разработка математической модели и программного обеспечения расчёта и проектирования технологического процесса прессовой обработки изготовления цельнотянутых изделий методом глубокой вытяжки», финансируемой ЗАО «Механический завод» (г. Орск, Оренбургская область).

Цель работы - повышение эффективности производства цельнотянутых изделий на основе автоматизации расчёта, проектирования и оценки точности ТП глубокой вытяжки

Задачи исследования:

1) анализ содержания ТП глубокой вытяжки, методов и средств автоматизации проектирования;

1. разработка метода формализованного преобразования данных с бумажных носителей в электронную графоаналитическую форму;

2. разработка базы данных графоаналитических моделей динамики механических свойств металлов в ТП глубокой вытяжки;

3. автоматизация проектирования геометрических параметров исходной заготовки, пооперационных контуров осевых сечений полуфабрикатов и технологического инструмента;

4. разработка сервисных процедур САПР ТП глубокой вытяжки

Объект исследования - процессы проектирования ТП глубокой вытяжки, штампового инструмента, контроля качества изделий.

Предмет исследования - автоматизация проектирования ТП глубокой вытяжки.

Методы исследования. Использованы основные положения теории холодной обработки металлов давлением, методы математического моделирования и полного факторного эксперимента, математическая логика, технологии объектно-ориентированного программирования.

Экспериментальные исследования выполнены по отраслевой методике проведения экспериментальных работ в лабораторных и производственных условиях ЗАО «Механический завод» с применением методов математической обработки данных и оценки результатов.

Научной новизной обладают:

1. формализованный метод преобразования дискретных эмпирических данных с бумажных носителей в электронный формат непрерывных гладких математических моделей;

2. метод формирования электронной базы данных закономерностей изменения механических свойств металлов в процессе деформирования;

3. алгоритм расчёта геометрических параметров заготовки, основанный на графоаналитическом моделировании закономерностей изменения механических свойств металлов;

4. алгоритм проектирования ТП глубокой вытяжки в виде пооперационного расчёта контуров осевых сечений полуфабрикатов и технологического инструмента;

5. формализованный метод предварительной оценки станкоёмкости изготовления технологического инструмента;

6. метод вероятностной оценки появления брака на технологических операциях.

Практическую значимость имеет разработанная САПР ТП глубокой вытяжки, основанная на совокупности полученных научных результатов и включающая следующие программные модули:

7. автоматического отображения плоских графических образов электронно-аналитическими формами;

8. аппроксимации криволинейных контуров гладкими кривыми;

9. графоаналитического моделирования закономерностей изменения механических свойств металлов;

10. БД механических свойств обрабатываемых металлов;

11. расчёта геометрических параметров исходной заготовки;

12. расчёта оптимального раскроя листового проката на операции вырубки круглой заготовки (кружка) из прямоугольного листа;

13. графоаналитического моделирования закономерностей изменения степени наклёпа в нижней и верхней частях полуфабрикатов изделия в зависимости от удлинения;

14. пооперационного расчёта геометрических параметров полуфабрикатов изделия и технологического инструмента;

15. расчёта станкоёмкости изготовления технологического инструмента на основании совокупности устойчивых параметров осевого сечения и характеристической переменной;

16. расчёта в реальном режиме времени вероятности пропуска брака станком-автоматом.

Результаты, выносимые на защиту:

16. 1. формализованный метод аналитического и геометрического моделирования ТП глубокой вытяжки;

    2. метод визуального представления пооперационной динамики механических свойств металлов в ТП глубокой вытяжки;

    3. система автоматизированного расчёта и проектирования ТП изготовления цельнотянутых изделий методом глубокой вытяжки;

    4. метод предварительной оценки станкоёмкости изготовления технологического инструмента для принятия решения о целесообразности изготовления новых видов изделий;

    5. метод оперативной вероятностной оценки точности геометрических параметров изделий в ТП их изготовления.

    Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в производственный процесс ЗАО «Механический завод» в виде САПР ТП и инструкций по её эксплуатации; в учебный процесс кафедр: материаловедения и технологии металлов, технологии машиностроения, общепрофессиональных дисциплин, высшей математики, программного обеспечения Орского гуманитарно-технологического института (филиала) ОГУ; в учебный процесс кафедры систем автоматизации производства ОГУ.

    Апробация результатов работы

    Основные результаты диссертационной работы обсуждались и получили одобрение на международных научно-практических конференциях «Аналитические и численные методы моделирования естественнонаучных и социальных проблем» (Пенза, 2007), «Инновационная деятельность предприятий по исследованию, обработке и получению современных конструкционных материалов и сплавов» (Москва, 2009, 2012), «Системы управления жизненным циклом изделий авиационной техники: актуальные проблемы, исследования, опыт внедрения и перспективы развития» (Ульяновск, 2012); на Всероссийских конференциях «Инновационное развитие и региональная интеграция российской экономики» (Орск, 2006, 2008), «Экономика России и интеграционные процессы посткризисного периода» (Орск, 2011), «Инновационные материалы и технологии в машиностроительном производстве» (Орск, 2011), «Теоретические вопросы разработки, внедрения и эксплуатации программных средств» (Орск, 2011), «Компьютерная интеграция производства и ИПИ - технологии» (Оренбург, 2011); на итоговых научно-практических конференциях преподавателей и студентов Орского гуманитарно-технологического института (филиала) ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет» (Орск, 2004-2011); на региональном семинаре научной школы по информационной поддержке изделий машиностроения (Оренбург, ОГУ, 2011-2012). С 2010 г. результаты диссертационной работы неоднократно обсуждались на технических советах и на совещаниях по подготовке основного производства ЗАО «Механический завод».

    Публикации. По материалам диссертационной работы и результатам исследований опубликовано 20 печатных работ, в том числе 5 статей в журналах из «Перечня...» ВАК, 11 публикаций в сборниках материалов международных и всероссийских конференций, 4 зарегистрированных Роспатентом программных средства.

    Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, выводов, списка использованных источников из 157 наименований и приложений. Работа выполнена на 241 странице, включая 67 рисунков, 34 таблицы и 62 страницы приложений.

    Похожие диссертации на Формализация процедур проектирования технологических процессов глубокой вытяжки

    

    Автоматизация проектирования электрических соединителей на основе формализации и типизации проектных процедурСафонов, Александр Леонидович

    

    Автоматизация процедур проектирования биомеханической системы "аппарат - конечность" для проведения операций в ортопедииЗолотарев Александр Владимирович

    Структурно-функциональные алгоритмы проектирования процедур диагностирования цифровых модулейМонжаренко, Ирина Витальевна

    Разработка оптимизационных моделей и адаптивных процедур топологического проектирования СБИСЧерных, Ольга Ивановна

    Методы и способы обеспечения эффективности процедур оптимального проектирования ИС на схемотехническом этапеКазимира, Ирина Ярославовна

    

    Функционально адаптивное представление проектных процедур в конструкторском проектировании деталей и узловГорбачев, Иван Владимирович

    

    Моделирование и алгоритмизация процедур сертификации при проектировании устройств видеотехники на основе лингвистического подходаХрячков Андрей Иванович

    

    Автоматизированное проектирование предметно-ориентированных процедур обработки и анализа двумерных ахроматических изображенийКрылов Борис Алексеевич

    Разработка алгоритмического обеспечения интегрированных процедур анализа и оптимального проектированияБелецкая, Светлана Юрьевна

    

    Методы и процедуры рационализации внутримашинной базы данных на этапе логического проектирования системы обработки данныхМладинов, Николай Иванович